JPS62253724A - 粒状セメンタイト組織を有する冷鍜用線材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、球状化規程省略可能な軟質冷鍛用線材の製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 特開昭５４−１４３７１６号公報では、仕上圧延入口温
度ｆ、６００〜９００Ｃの範囲に規定し几低温圧延によ
り軟質化を図っているが、出口温度の規定がない友め、
圧延時の温度上昇により、所定の軟質化は達成されない
。更に、特開昭５８−１０７４１６号公報は、仕上圧延
温度と圧下率を規定して軟質化を図るが、低温圧延のた
めロールの耐久性、圧延時のモーター負荷が大きくなる
こと、線材の表面疵が生じ易いことで問題である。

以上のように圧延線材の軟質化法は種々提案されている
が、従来の球状化焼鈍材盤みのものを、工業的に安定供
給するまでには至っていないのが現状であつ之〇 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は球状化焼鈍省略プロセスによる粒状セメンタイ
ト組織の冷鍜用腺材の製造法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、圧延線材状態でセメンタイトの粒状化組
織を得る手段として、Ｂ添加により、高温パーライト変
態の短時間終了を促進させるとともに、従来の鋼に於い
て含有されているＭｎの一部ｆＣｒ、Ｂで置き換え、か
つＢの効果を十分に引き出Ｔ７ｔめにＮ、Ｏレベルを低
値におさえる成分系を開発した。

この成分系の鋼を最終仕上温度９５０Ｃ以下で圧延し、
かつその後の冷却条件を７５０Ｃから６５０Ｃの範囲で
、０．３Ｃ／Ｓｅｅ以下にすることによりセメンタイト
の粒状化が図られるとともに、フェライト中の過飽和カ
ーボンの平衡状態への移行が図られ、軟質化が達成され
る。

即ち本発明は以上の知見に基いてなされｔものであって
、その要旨とするところは、Ｃ：０．２０〜０．６０　
％　、　Ｓｉ　：　０．１０％以下、Ｍｎ：０．２０〜
０．４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０係
以下、Ｃｒ：０．２０〜０．６０％　、Ｂ　：　０．０
００５〜ｏ、ｏｏｓｏ％　、Ｔｉ：０．００５〜０．０
３０　％　、Ａ９．＝０．０１０〜０．０６０チ、Ｎ：
０．００６０％以下、０：０．００４０％以下、残部Ｆ
ｅ及び不可避不純より成る鋼を仕上圧延ミルで熱間圧延
し、最終仕上温度を９５０Ｃ以下にすることにより、圧
延線材の再結晶オーステナイト粒度を１１以上とし、か
つその後の冷却条件を、７５０Ｃから６５０Ｃの範囲で
０．３　Ｃ／　ｓｅｃ以下とすることを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

まず、Ｃは冷鍛後の焼入・焼戻処理においてボルト、ナ
ツトなどの製品に所要の強度を付与するために不可欠の
元素である。０．２０％未満では、所要の強度が得られ
ない。一方、０．６０１ｔ−超えると圧延線材の強度が
高くなり過ぎ、もはや冷鍛材としては使用できないので
、０．２０〜０．６０％の範囲に限定した。

Ｓｉはその固溶体硬化作用によって、圧延線材の強度を
高める。固溶体硬化の影響を無視できるようになる０、
１％未満に含有量を限定した。このようにＳＩヲ下げて
もＣ、Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｂの組合せにより、焼入処理時
に要求される焼入性は、低下しない。

次１ｃＭｎは、焼入性向上及びＳの固定に不可欠の元素
であるが、主としてＳ固定の之めの添加量まで削減し、
代わりにＣ「及びＢｔ−バランス良く複合添加する。特
にＢが焼入性補償のみならず、軟質化の促進に有効であ
る点が、本発明の最も重要な点の一つである。

即ち、従来の機械構造用鋼である５４５０鋼は、ＪＩＳ
規格により、Ｍｎ　：　０．６０〜０．９０％を含むこ
とが規定されているが、そのＭｎ量を減らし、代わりＫ
Ｃｒ、Ｂｔ添加することによって、５４５Ｃ鋼に比ベア
エライト変態開始温度とともに、パーライト変態の開始
・終了温度が高（なり、軟質化が促進される。

ここで、　ＭｎとＣ「とＢの添加量を、上記のように限
定した理由を以下に説明する。

高温域のパーライト変態を短時間で終了させるためには
、できるだけＭｎ　ｆ　Ｃｒで置換えた方が良いが、Ｍ
ｎ　０．２１未満では、鋼中のＳを十分に固定すること
ができず、熱間脆性を押さえることができない。一方、
Ｍｎが０．４％を超えると、Ｃｒが添加されていても、
高温でのパーライト変態を短時間に終了させることがで
きないので、Ｍｎ量を０．２〜０．４％に限定し友。

Ｃ「は、高温でのパーライト変態の促進には不可欠の元
素であるが、その添加量が０．２％未満では十分な効果
を発揮しない。一方、０゜６％を超えると、圧延線材の
引張強さが高すぎて球状化焼鈍材並の冷鍛性の確保が困
難となるので、０，２〜０．６チに限定した。

更にＢは、高温でのパーライト変態の促進及び焼入性向
上には、不可欠の元素である。その添加量がｏ、ｏｏｏ
ｓ％未満では、それらの効果を発揮せず。０．００５０
％を超えると、粗大なり化合物を析出させて靭性を劣化
させるので０．０００５％〜ｏ、ｏｏｓｏ％に限定した
。なおｓ　ＭｎとＣｒの合計量は０．４〜０．８％が望
ましい。

Ｂ添加を必須とする本発明成分系では、ＮとＯの上限値
を規定することがＢの効果発揮及び冷鍛性の観点から特
に重要である。すなわち、Ｎが、０．００６０％全超え
ると、Ｂ添加と同時に含有されるＴｉと、硬質非変形介
在物のＴｉＮを形成するとともに、ＢＮが析出して、高
温パーライト変態の促進と焼入性向上の効果が阻害され
るのみならず、冷鍛性を悪化するので、０．００６０％
以下に規定した。

また、０が高いとＡｌ２Ｏ，やＴ　ｉｏ２の酸化物系介
在物が形成されて、冷鍛性を劣化させるので、Ｏ：０．
００４０％以下と規定し友。Ｎ、Ｏの規定範囲内で、Ｓ
ｉ、Ｍｎ減、Ｃｒ、　Ｂ添加を特徴とする成分条件によ
り、従来の冷鍛用線材に比較して、大巾な圧延線材の軟
質化が達成されるとともに、機械構造用鍋皿の焼入・焼
戻強度全付与することができる。

また、Ｍは冷鍛後の焼入れ処理時のオーステナイト粒度
の粗大化を防止する目的で添加するもので、ｏ、ｏｉｏ
ｓ未満ではその効果が少な（、一方０．０６０％に超え
ると、オーステナイト結晶粒粗大化抑制効果は飽和する
上、むしろ冷鍛性を劣化させるので、０．０１０〜０．
０６０％に限定した。

Ｐ、Ｓはいずれも冷鍛性に有害な元素である。

いずれも０．０２０％を超えると悪影響が顕著となるの
で、これ以下に限定した。

本発明では上記成分範囲の規定による軟質化効果が大き
い。

次に本発明においては、上記成分より成る鋼を熱間圧延
するに際し、最終仕上温度に９５０ｔ：’以下にするこ
とにより、再結晶オーステナイト粒度を１１以上とする
。最も好ましいのは７００〜９５０Ｃである。７００以
下でも可能であるが、低温圧延となりモーター負荷増等
により、現実的でなくなる。

第１図に最終仕上温度と粒度の関係を示す。

このような細粒に仕上げることにより、変態核が多数導
入されることとなり、粒状セメンタイト変態が可能とな
る。

熱間圧延後の冷却条件については、フェライト・パーラ
イト変態域を包含する７５０〜６５０Ｃの範囲で、０．
３　Ｃ／　ｓｅｃ以下で冷却すること全規定した０７５
０〜６５０Ｃを外れると該変態域が外れる。０．３　Ｃ
／　ｓｅｃ以下で冷却することによシ、粒状セメンタイ
ト組織が得られる。これ以上になると硬（なり、当初の
目的が達成し得ない。ま几、フェライト中の過飽和カー
ボンの平衡状態への移行が図られる。

（実施例） 第１表は、供試材の化学組成、熱間圧延条件並びに線材
の熱間圧延状態及び焼入焼戻し状態の機械的性質及び冷
鍛性を示したものである。ここで、熱間圧延状態はＩＱ
ＩＩＩＩφ、焼入焼戻し材は１Ｑｉｌｉｌφ線材を８．
５龍φに伸線後、８５０Ｃ油焼入→６００Ｃ焼戻し後水
冷処理したものである。

冷鍛性の評価は１０１Ｉｌφ線材を９．５Ｉ１１１φに
伸線後、Ｑ、　５１１１１深さのＶノツチを付け＊９．
５ｍｍφＸ１４２５Ｉ１１１Ｂの試験片で、据込率４０
％の圧縮試験を行つ定時の割れ発生の有無で求めた。○
印は割れが発生しなかったもの、Δ印は拡大鏡で微細ワ
レが観察されｋもの、Ｘ印は割れが発生したものを示す
。

同表中、試験番号＆７，８．１０〜１５が本発明例で、
その他は比較例である。熱間圧延線材の軟質化基準は、
５４５Ｃ相当で球状化焼鈍材並みの引張強さ：５８ｋｙ
／ａ冨２以下、絞り＝５５％以上とした。

また、焼入・焼戻し後の保証強度基準は、引張強さ８５
　ｋｇ　／　ｔｘ１以上とした。

同表に見られるように、本発明例はいずれも圧延線材に
おいて、引張強さが５１３　ｋｙ　／　１１ｍ”以下で
かつ粒状セメンタイト組織となっている。また、冷鍛性
も球状化焼鈍材並みであり、かつ焼入・焼戻し後の引張
強さも８５　ｋｇ　／　１１ｒａ”以上である。

これに対して比較例であるＡ１〜６，１７はＢが添加さ
°れていないために、軟質化が不十分でかつフェライト
−パーライト組織であるか、または焼入・焼戻し後の強
度が得られない例である。ｉＦｘ　９は軟質化し、かつ
粒状セメンタイト組織になるが、Ｃｒが少なすぎるため
に所要の焼入・焼戻し後の強度が得られない例である。

Ａ　１６はＭｎが少なすぎるために、Ｓの固定が十分で
なく冷鍛性が不良である例、Ａ１８はＳｉが高すぎるた
めに所要の軟質化が得られない例である。

Ａ１９はＮが、＆ｍは０が、黒２１はＢがそれぞれ高す
ぎるために、冷鍛性が不良である例である。煮２２〜２
５は、ＪＩＳｆｌ’）Ｓ４５Ｃ相当材である。いずれも
冷鍛性不良である。

但し、Ａ　２２　′ｆｃ球状化焼鈍すると、引張強さは
、５２　ｋｇ　／　１１１１２、絞り５９％となり冷鍛
性は良好となる。このように８４’　５　Ｃ相当材は冷
鍛前の球状化焼鈍が必須である。

（発明の効果） 以上の実施例からも明らかなように、本発明は熱間圧延
状態で粒状セメンタイト組織を有する冷。

鍜用線材を製造する方法であり、球状化焼鈍処理を省略
しうる点で、産業上の効果は極めて大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上圧延温度と圧延再結晶粒度とのグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：０．１０％以下Ｍｎ
   ：０．２０〜０．４０％、Ｐ：０．０２０％以下Ｓ：０
   ．０２０％以下、Ｃｒ：０．２０〜０．６０％Ｂ：０．
   ０００５〜０．００５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０
   ３０％ Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％、Ｎ：０．００６０％
   以下 Ｏ：０．００４０％以下 残部Ｆｅ及び不可避不純物より成る鋼を仕上圧延ミルで
   熱間圧延し、最終仕上温度を９５０℃以下にすることに
   より、圧延線材の再結晶オーステナイト粒度を１１以上
   とし、かつその後の冷却条件を７５０℃から６５０℃の
   範囲で０．３℃／ｓｅｃ以下とすることを特徴とする粒
   状セメンタイト組織を有する冷鍛用線材の製造方法。